JPH11301024A - 露光装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置まわりにチリなどが存在しても、良
好に画像形成することが可能な露光装置および画像形成
装置を提供することにある。 【解決手段】 複数の発光素子からなる発光素子列を備
えた発光素子チップを複数並べた発光素子チップアレー
と、前記複数の発光素子チップを配置した発光素子チッ
プ実装基板と、上記複数の発光素子チップアレーからの
光束を像坦持体の上に結像する結像手段とを備えた露光
装置において、上記発光素子チップ実装基板を基台部材
に固定し、洩れ光を防止するカバーと上記基台部材の間
にシール部材を挟持して配置することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はモノクロ画像および
カラー画像を形成するプリンタ、ファクシミリ、イメー
ジスキャナ、複写機等の露光系として用いられる露光装
置およびその露光装置が搭載される画像形成装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、プリンタ、ファクシミリ、デジタ
ル複写機等の画像形成装置の多数は、電子写真方式が用
いられており、その中には、外部コンピュータ、あるい
は画像読み取り系から出力された画像信号に応じた潜像
を感光体上に形成する露光系として、発光ダイオード等
の発光素子をアレイ化した光源を用いた露光装置が使用
されているものがある。露光装置は、小型であり、静粛
な画像形成装置を簡単に構成することが可能である。

【０００３】ここで、発光素子は発光ダイオードなどで
構成されるが、これらは或る点、あるいは或る面から拡
散光を放射するものであり、感光体上に潜像を形成する
ためには発光素子から発せられた拡散光を各々微小なス
ポットに結像する必要がある。そこで、露光装置にはロ
ッドレンズアレイに代表される結像素子列を設けてある
ものが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発光素子列
が構成される発光素子チップの多くは、微細な回路パタ
ーンで構成される半導体チップにより構成されており、
アルミ配線などが空間に接している。そのため微細であ
っても、チリ、ゴミなどが回路パターン上に堆積する
と、短絡などの原因となり、発光素子の発光出力の低下
や発光しなくなるなどの不良の原因となる。

【０００５】そこで本発明の目的は、露光装置まわりに
チリなどが存在しても、良好に画像形成することが可能
な露光装置および画像形成装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題に鑑みて、本
発明は、複数の発光素子からなる発光素子列を備えた発
光素子チップを複数並べた発光素子チップアレーと、該
発光素子チップアレーを配置した発光素子チップ実装基
板と、上記複数の発光素子チップアレーからの光束を像
坦持体の上に結像する結像手段とを備えた露光装置にお
いて、上記発光素子チップ実装基板を基台部材に固定
し、洩れ光を防止するカバーと上記基台部材の間にシー
ル部材を挟持して配置することを特徴とする。また、上
記結像手段をカバー部材に固定して構成してもよい。ま
た、上記シール部材が平面状の弾性体より構成されても
よい。

【０００７】あるいは上記シール部材がリング状の弾性
体より構成されてもよい。さらに上記シール部材を上記
基台部材に設けられた溝部に配置し構成してもよい。ま
た、上記シール部材を塩素化ブチルゴムもしくは塩素化
ブチルゴムを含む弾性体より構成してもよい。また、上
記基台部材、カバー部材、結像手段およびシール部材で
密封された空間に水分をほぼ含まない気体を封入しても
よい。また、上記発光素子をＬＥＤ発光素子より構成し
てもよい。また、上記発光素子列はしきい電圧もしくは
しきい電流を電気的に制御可能な発光サイリスタを多数
配列し、近傍の発光サイリスタを互いに、電圧もしくは
電流の一方向性を持つ電気素子で接続することによって
駆動部を形成し、２相の転送クロックによって自己走査
を行う発光素子列であってもよい。また、上記発光素子
がＥＬタイプの発光素子であってもよい。

【０００８】さらに、本発明は、結像手段を設けた光源
から光束を像担時体上に露光することによって顕像化す
る画像形成装置において、１列の発光素子を形成した発
光素子チップを複数個１列に配置した発光素子チップ列
を搭載したを発光素子チップ実装基板と、該発光素子チ
ップ実装基板を固着した放熱用の基台と、前記発光素子
チップ列の光源の光束を前記像担時体に露光するロッド
レンズアレイの前記結像手段と、前記結像手段と前記発
光素子チップ実装基板及び前記基台とを気密にカバーす
るカバーとから構成され、前記カバーは前記基台との間
に弾力性のあるシール部材によって気密性を維持するこ
とをを特徴とする。

【０００９】［作用］上記発光素子チップアレーが固定
される基台部材、カバー部材、結像素子別およびシール
部材により発光素子チップアレー周辺を密封することに
より発光素子チップにチリなどを堆積させない。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図面
を参照しつつ詳細に説明する。

【００１１】＜実施形態１＞以下、本発明の実施形態１
について、図１〜図４を参照しつつ説明する。

【００１２】まず、本発明の露光装置の全体構成の概略
を図１，図２に基づいて説明する。図１は露光装置３０
と露光装置３０が露光する像担持体２の断面図である。
また、図２は、露光装置３０の内部に搭載される発光素
子チップ列１と像担持体２と発光素子チップ上の発光素
子から発散される光束を結像するロッドレンズアレイ３
の位置関係を模式的に現した図である。

【００１３】図１，図２において、発光素子チップ列１
には、複数の発光素子を略直線状に並べた発光素子列が
備えられている。また、発光素子チップ列１の列方向は
円柱状の像担持体２の回転軸と平行であり、発光素子チ
ップ列１と像担持体２との間には多数のロッドレンズを
発光素子チップ列１と略平行に２列並べたロッドレンズ
アレイ３がある。そして、発光素子チップ列１上の発光
素子列から発散される光束を、像担持体２の表面上に微
少なスポットとして結像する位置に正確に位置決めされ
ている。また、発光素子チップ列１は、複数の発光素子
を１列に形成した１ウエハチップを直列に複数個並べ
て、発光素子チップ実装基板上に配置している。

【００１４】また露光装置３０において、発光素子チッ
プ実装基板４上には、発光素子チップ列１が実装され、
図示されない各発光素子を駆動させるドライバーチッ
プ、図示されない制限抵抗などが、発光素子チップ実装
基板４上に発光素子チップ列１側に同様に実装されてい
る。そして、この発光素子チップ実装基板４は、放熱作
用を兼ね備えた基台７に、接着あるいはビス留めなどの
手段で固定されている。また、ロッドレンズアレイ３
は、発光素子チップ列１からの洩れ光を防止する機能を
持ったカバー６に接着剤１０で固定されており、前記の
通り感光体である像担持体２の表面上に、微少なスポッ
トとして結像する位置に、正確に位置決めされている。
このロッドレンズアレイ３は各発光素子に対応して、光
ファイバーのように洩れ光を防止する機能を有してお
り、光伝送効率が高い。また、カバー６と基台７の間に
は、平板状のシールゴム８がカバー６と基台７に挟持さ
れている。また、接着剤１０はロッドレンズアレイ３の
１面に塗布してカバー６に固定された図を示している
が、ロッドレンズアレイ３との両面に塗布してカバー６
に固着してもよい。

【００１５】また、露光装置３０は、図３に示すよう
に、画像形成装置に露光装置として組み込まれている。
ここでは、図３を用いて、本実施形態の光プリントヘッ
ドが組み込まれる画像形成装置として複写機を例に挙げ
て動作を説明する。原稿台２４におかれた原稿が、読み
取り系９０によって読み取られ、画像データ信号に変換
される。その一方で、被転写紙の記録材８０が本体内の
給送ローラ１３，１４あるいは本体外部からは給送ロー
ラ１５を介して給送される。そこで、被転写紙がレジス
トローラ１６ａ，１６ｂの位置に達した際に、不図示の
センサによって記録材８０の先端位置が検知され、画像
データ信号のスタート信号に対応して所定のタイミング
でレジストローラ１６ａ，１６ｂによって給送される。

【００１６】一方、露光装置３０から前記画像データ信
号に応じて、帯電が前もって帯電器３１によって行わ
れ、図中矢印方向に回転させられる像担持体２に露光さ
れ、静電潜像を形成する。この静電潜像に応じて、現像
器１８から不図示のトナー等の現像材が像担持体２に付
与される。そして、転写器１９上の位置までに現像材が
付与された像担持体２が回転すると同時に、記録材８０
も転写器１９上に到達して、現像材が記録材８０上に転
写器１９によって転写される。

【００１７】これにより、記録材８０は、搬送路２１を
通り、定着器２２ａ，２２ｂまで到達し、転写された現
像材が記録材８０に定着され、トレイ２３に排出させら
れて画像形成を完了する。この一連の画像形成装置で
は、画像を読み取る画像読取装置９０の性能ばかりでな
く、画像読取装置９０から出力される画像データ信号に
応じて忠実に記録材８０に転写する感光体の像担持体２
に露光する露光装置３０の性能保持が重要である。

【００１８】ここで、本実施形態で用いる発光素子につ
いて図５に基づいて説明する。図５は本実施形態のサイ
リスタ構造からなる自己走査型発光体チップ１つの内部
の発光素子列の等価回路を示すものである。本実施形態
の露光装置においては、このサイリスタ構造の自己走査
型の発光体を並べて発光素子列を構成したものである。
以下に発光素子列の動作原理および制御を説明する。図
５は本発明のサイリスタ構造からなる自己走査型発光体
チップ内の発光素子列の等価回路を示す図で、発光素子
チップ１つの内部について示すが、他の発光素子チップ
も全く同様の構成である。ここで、２００１は発光素子
チップのシフトレジスタ部であり、２００２は発光素子
チップの発光部である。また、２００３は負荷抵抗、２
００４．２００５は各々サイリスタを示す。

【００１９】ここで発光動作を説明すると、サイリスタ
２００４及び自己走査型発光体のサイリスタ２００５の
ゲート端子は、ダイオード２００６を介してお互いに接
続され、また負荷抵抗２００３を介して電源ＶＧＡに接
続される。その一方で、スタートクロックΦＳによりト
リガーされ、転送動作のための転送クロックΦ１、Φ２
が相互に反転したクロック信号としてカソードに印加さ
れる。

【００２０】いま、サイリスタ２００４が転送クロック
Φ１によってオン状態であるとすると、そのゲート電位
はほぼ零ボルトになり、この電位はダイオード２００６
を通して図上右方向に影響を与える。次の転送クロック
Φ２によって右方向の素子のみ選択的にターンオンされ
るため、右方向への転送が可能となる。上記でアドレス
されたと同時に画像情報に対応したＤＡＴＡクロックを
ＤＡＴＡラインより印加することにより、画像情報に応
じてサイリスタ２００５が発光する。このような動作を
繰り返すことにより所定のサイリスタを画像データのと
おりに発光させることができる。

【００２１】ここで、図４を用いてシールゴム８周辺に
ついて詳しく説明する。図４において、ロッドレンズア
レイ３はカバー６に気密性の高いシリコーン系の接着剤
１０などで間隙を埋めて固定されている。また、カバー
６には、基台７上に設けられたネジ穴７ａ〜７ｊに取り
付けられる図示されないネジにより係止されるための貫
通穴６ａ〜６ｊが設けられている。また、カバー６の係
止に用いるネジを貫通させるためにシールゴム８におい
ても貫通穴８ａ〜８ｊが設けられている。また、シール
ゴム８は中抜き構造になっており、下面は基台７のみに
接し、発光素チップ列１及びその周辺回路チップ５ａ〜
５ｅを搭載した発光素子チップ実装基板４には接しない
状態となる。この構造により、基台７、カバー６、ロッ
ドレンズアレイ３およびシールゴム８により、発光素子
チップ周辺の雰囲気と露光装置３０外部の雰囲気とが遮
断される。また、シールゴム８を塩素化ブチルゴムや塩
素化ブチルゴム等を用いるものとすることにより安価で
気密性がより高い構成となる。

【００２２】また、シールゴム８を挟持してカバー６を
基台７に固定する工程において、発光素子チップ周辺を
窒素ガスなどの水分をほとんど含まないガスで充填する
ことにより、露光装置３０外部の気温、湿度に関係無く
結露などを生じず、発光素子チップの劣化に対しても効
果がある。

【００２３】また、本実施形態においては、発光素子を
シフトレジスタ部を持つ自己転送型の発光サイリスタ列
として記述したが、その他の固体走査発光素子であるＬ
ＥＤやＥＬによって構成してもよい。

【００２４】以上述べた通り、本実施形態においては、
発光素子チップ周辺の雰囲気と外部雰囲気を遮断するこ
とによりチリなどを発光素子チップ上に堆積させず、発
光素子の劣化を防止して、長期に渡り良好な画像形成が
可能な露光装置、および画像形成装置が提供できる。

【００２５】＜実施形態２＞本発明の第二の実施形態に
ついて図６、図７を用いて説明する。本実施形態におい
ては第一の実施形態におけるシールゴムをＯリングにて
構成したものである。露光装置が搭載される画像形成装
置や、発光素子、発光素子チップと結像素子列および像
担持体との位置関係などは、第一の実施形態と同様のた
め説明を省略する。

【００２６】図６に示す露光装置２３０において、発光
素子チップ実装基板２０４上には、発光素子チップ列２
０１が実装され、図示されない各発光素子を駆動させる
ドライバーチップ、図示されない制限抵抗などが、発光
素子チップ実装基板２０４上に発光素子チップ列２０１
と同様に実装されている、そして、この発光素子チップ
実装基板２０４は、放熱作用を兼ね備えた基台２０７
に、接着あるいはビス留めなどの手段で固定されてい
る。また、ロッドレンズアレイ２０３は、発光素子チッ
プ列２０１からの洩れ光を防止する機能を持ったカバー
２０６に固定されており、像担持体２０２の表面上に微
少なスポソトとして結像する位置に正確に位置決めされ
ている。また、カバー２０６と基台２０７の間にはＯリ
ング２０８がカバー２０６と基台２０７に挟持されてい
る。

【００２７】ここで、図７を用いてＯリング２０８周辺
について詳しく説明する。図７において、ロッドレンズ
アレイ２０３はカバー２０６に気密性の高いシリコーン
系の接着剤２１０などで間隙を埋めて固定されている。
また、カバー２０６には、基台２０７上に設けられたネ
ジ穴２０７ａ〜２０７ｄに取り付けられる図示されない
ネジにより係止されるための貫通穴２０６ａ〜２０６ｄ
が設けられている。ここで、Ｏリング２０８は基台２０
７に設けられた長円状の溝２０７ｓに位置されるように
配置される。長円状の溝２０７ｓの溝深さはＯリングの
径よりも小さいこととする。

【００２８】この構造により、基台２０７、カバー２０
６、ロッドレンズアレイ２０３およびＯリング２０８に
より発光素子チップ列２０１周辺の雰囲気と、露光装置
３０の外部の雰囲気とが遮断される。また、Ｏリング２
０８を塩素化ブチルゴムや塩素化ブチルゴムを用いるも
のとすることにより、安価で気密性がより高い構成とな
る。

【００２９】また、シールゴムのＯリング２０８を挟持
して、カバー２０６を基台２０７に固定する工程におい
て、発光素子チップ２０１周辺を窒素ガスなどの水分を
ほとんど含まないガスで充填することにより、露光装置
３０の外部の気温、湿度に関係無く結露などを生じず、
発光素子チップの劣化に対しても長時間の性能維持とい
う点で効果がある。

【００３０】以上述べた通り、本実施形態においてはＯ
リングを用いて発光素子チップ周辺の雰囲気と外部雰囲
気を遮断することによりより、簡便にチリやゴミなどを
発光素子チップ上に堆積させず、発光素子の劣化を防止
して、長期に渡り良好な画像形成が可能な露光装置およ
び画像形成装置が提供できる。

【００３１】＜実施形態３＞本発明の第三の実施形態に
ついて図８を用いて説明する。本実施形態においては第
二の実施形態におけるＯリングを発光素子チップ実装基
板が固定される基台側の溝部に配置するものではなく、
カバー３０６の内側側面に溝を設けてＯリングを設置す
るものである。なお、露光装置３０が搭載される画像形
成装置や、発光素子、発光素子チップ列３０１を搭載し
た発光素子チップ実装基板３０４と結像素子列のロッド
レンズアレイ３０３および像担持体３０２との位置関係
などは第一、第二の実施形態と同様のため説明を省略す
る。

【００３２】図８に示す露光装置３３０において、発光
素子チップ実装基板３０４上には、発光素子チップ列３
０１が実装され、図示されない各発光素子を駆動させる
ドライバーチップ、図示されない制限抵抗などが、発光
素子チップ実装基板３０４上に発光素子チップ列３０１
同様に実装されている。そして、この発光素子チップ実
装基板３０４は、放熱作用を兼ね備えた基台３０７に、
接着あるいはビス留めなどの手段で固定されている。ま
た、ロッドレンズアレイ３０３は、発光素子チップ列３
０１からの洩れ光を防止する機能を持ったカバー３０６
に気密性のあるシリコーン系等のの接着剤３１０で固定
されており、像担持体３０２の表面上に微少なスポット
として結像する位置に正確に位置決めされている。ま
た、カバー３０６に設けられた窪みのある溝部３０６ｓ
にＯリング３０８が配置され、基台３０７の側面との間
において○リング３０８がカバー３０６と基台３０７に
挟持されている。一方ロッドレンズアレイ３０３はカバ
ー３０６にシリコーン系の接着剤などにより間隙を水気
が入らないように気密に充填して接着されている。

【００３３】この構造により、基台３０７、カバー３０
６、ロッドレンズアレイ３０３およびＯリング３０８に
より発光素子チップ列３０１周辺の雰囲気と露光装置外
部の雰囲気とが遮断される。また、Ｏリング３０８を塩
素化ブチルゴムや塩素化ブチルゴムを用いるものとする
ことにより、安価で気密性がより高い構成となることは
第一、第二の実施形態と同様である。

【００３４】また、シールゴムのＯリング３０８を挟持
してカバー３０６を基台３０７に固定する工程におい
て、発光素子チップ列３０１の周辺を窒素ガスなどの水
分をほとんど含まないガスで充填することにより、露光
装置３０の外部の気温、湿度に関係無く結露などを生じ
ず、発光素子チップ列の劣化に対しても効果があること
は第一、第二の実施形態と同様である。

【００３５】以上述べた通り、本実施形態においてはＯ
リングをカバー内側の側面に溝部を設けて設置し、発光
素子チップ列周辺の雰囲気と外部雰囲気を遮断すること
により、発光素子チップ実装基板が固定される基台上の
面を大きくすることなくチリなどを発光素子チップ列上
に堆積させず、発光素子の劣化を防止して、長期に渡り
良好な画像形成が可能な露光装置および画像形成装置が
提供できる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、発光素子チップアレー
が固定される基台部材、カバー部材、結像素子列および
シール部材により発光素子チップアレー周辺を密封する
ことにより、発光素子チップにチリやごみなどを堆積さ
せず、発光素子の発光の低下や動作不良を防止し、その
結果長寿命で良好な画像形成のできる露光装置を提供で
きる。

【００３７】また、該発光素子チップ列をカバーと、ロ
ッドレンズアレイの結像素子列と、放熱効果を有する基
台部材とで気密的に密封した露光装置を用いて、画像信
号に応じた発光素子チップ列の発光強度に応じた潜像を
感光体の像担持体に生じることで、チリ、ゴミの影響の
ない長寿命で、鮮明な画像を得ることのできる画像形成
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態の露光装置と像坦持俸
の断面を示す図である。

【図２】本発明の第一の実施形態の露光装置内の発光素
子チップと結像素子および像坦持体の位置関係を模式的
に示す図である。

【図３】本発明の第一の実施形態の露光装置が組み込ま
れる画像形成装置の一例を示す図である。

【図４】本発明の第一の実施形態のシール部の詳細を説
明する図である。

【図５】本発明の実施形態の発光素子チップ列の等価回
路で図ある。

【図６】本発明の第二の実施形態の露光装置と像坦持体
の断面を示す図である。

【図７】本発明の第二の実施形態のシール部の詳細を説
明する図である。

【図８】本発明の第三の実施形態の露光装置と像坦持体
の断面を示す図である。

【符号の説明】

１，２０１，３０１ 発光素子チップ列 ２，２０２，３０２ 像坦持体 ３，２０３，３０３ ロッドレンズアレー ４，２０４，３０４ 発光素子チップ実装基板 ６，２０６，３０６ カバー ７，２０７，３０７ 基台 ８ 平板状シールゴム １０ 接着剤 １３，１４，１５ 給紙ローラー １８ 現像材 １９ 転写装置 ８０ 記録材 ９０ 画像読取装置 ２０８，３０８ Ｏリング ２００１ シフトレジスタ部 ２００２ 発光素子チップの発光部 ２００３ 負荷抵抗 ２００４ サイリスタ ２００５ 発光サイリスタ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発光素子からなる発光素子列を備
   えた発光素子チップを複数並べた発光素子チップアレー
   と、前記複数の発光素子チップを配置した発光素子チッ
   プ実装基板と、上記複数の発光素子チップアレーからの
   光束を像坦持体の上に結像する結像手段とを備えた露光
   装置において、 上記発光素子チップ実装基板を基台部材に固定し、洩れ
   光を防止するカバーと上記基台部材の間にシール部材を
   挟持して配置することを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 上記結像手段がカバー部材に固定される
   ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 【請求項３】 上記シール部材が平面状の弾性体より構
   成されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 【請求項４】 上記シール部材がリング状の弾性体より
   構成されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
5. 【請求項５】 上記シール部材を上記基台部材に設けら
   れた溝部に配置して構成することを特徴とする請求項４
   記載の露光装置。
6. 【請求項６】 上記シール部材が塩素化ブチルゴムもし
   くは塩素化ブチルゴムを含む弾性体より構成されること
   を特徴とする請求項１記載の露光装置。
7. 【請求項７】 上記基台部材、カバー部材、前記結像手
   段および前記シール部材で密封された空間に水分をほぼ
   含まない気体を封入することを特徴とする請求項１記載
   の露光装置。
8. 【請求項８】 上記発光素子がＬＥＤ発光素子より構成
   される請求項１記載の露光装置。
9. 【請求項９】 上記発光素子列は、しきい電圧もしくは
   しきい電流を電気的に制御可能な発光サイリスタを多数
   配列し、近傍の発光サイリスタを互いに、電圧もしくは
   電流の一方向性を持つ電気素子で接続することによって
   駆動部を形成し、２相の転送クロックによって自己走査
   を行う発光素子列であることを特徴とする請求項１記載
   の露光装置。
10. 【請求項１０】 上記発光素子がＥＬタイプの発光素子
    であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
11. 【請求項１１】 結像手段を設けた光源から光束を像担
    持体上に露光することによって顕像化する電子写真式の
    画像形成装置であって、 請求項１から１０のいずれかに記載の露光装置を前記光
    源として設け、前記発光素子列の配列方向が前記像担持
    体の回転方向に直交する方向となるように当該露光装置
    を配置したことを特徴とする画像形成装置。
12. 【請求項１２】 結像手段を設けた光源から光束を像担
    時体上に露光することによって顕像化する画像形成装置
    において、 １列の発光素子を形成した発光素子チップを複数個１列
    に配置した発光素子チップ列を搭載したを発光素子チッ
    プ実装基板と、該発光素子チップ実装基板を固着した放
    熱用の基台と、前記発光素子チップ列の光源の光束を前
    記像担時体に露光するロッドレンズアレイの前記結像手
    段と、前記結像手段と前記発光素子チップ実装基板及び
    前記基台とを気密にカバーするカバーとから構成され、
    前記カバーは前記基台との間に弾力性のあるシール部材
    によって気密性を維持することをを特徴とする画像形成
    装置。